本發明涉及陶瓷粉末注射成型領域，特別是一種永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料及其制備與應用。

背景技術：

陶瓷粉末注射成型技術是一種結合傳統聚合物注射成型技術和粉末冶金技術的成型方法，具有近凈成形生產零部件的巨大潛力，其優勢在于能夠高效率大批量地制造形狀復雜、高精密度、高性能的小型精密零部件，因而得到人們越來越廣泛的關注。目前，由于電子設備的小型化而越來越需要小型且復雜的零部件，一些復雜的鐵氧體磁性器件已經成功運用粉末注射成型技術生產制造。

陶瓷粉末注射成型技術包含混合，成型，脫脂和燒結四個階段，每個階段的生產工藝取決于使用哪種類型的粘結劑體系。在粉末注射成型生產工藝中，粘結劑配方和脫脂工藝扮演著非常重要的角色，其中粘結劑必須將粉末均勻包覆并使它得到理想的形狀，隨后在燒結前必須脫除并使胚體不產生彎曲變形等缺陷。因此，大部分粘結劑體系通常設計成為多組分體系。

目前陶瓷粉末注射成型所使用的粘結劑體系一般包括聚乙烯、蠟、硬脂酸等，具體組成和含量各有不同，相應地，脫脂工藝通常為溶劑脫脂-熱脫脂的兩步脫脂方法。然而在溶劑脫脂過程中易出現粘結劑-粉末分離、粉末團聚、初始孔隙不足等而導致坯體彎曲變形等缺陷。

在公開的中國專利文獻中，可見關于粉末注射成型用粘結劑的技術信息，典型的如發明專利授權公布號cn104761263a推薦的“一種粉末注射成型用粘結劑及其制備方法”，所述的粘結劑按重量百分比由以下組分組成：聚乙二醇60％-80％，聚甲基丙烯酸甲酯10％-35％，硬脂酸1％-10％。采用虹吸熱脫脂工藝脫除有機物。如發明專利授權公布號cn104860684a推薦的“一種氮化鋁陶瓷注射成型用粘結劑及應用方法”，所述的粘結劑成份如下：微晶蠟50％-70％，高聚物25％-40％，表面改性劑3％-10％，樹脂2％-12％。所使用的粉末為氮化鋁，采用煤油脫脂和熱脫脂。如發明專利授權公布號cn103911100a推薦的“一種粉末注射成型用聚甲醛基粘結劑及其制備方法”，所述粘結劑按質量百分比由以下組分組成：共聚甲醛80％-89.5％，耐沖擊聚苯乙烯4％-10％，相容劑1％-2.5％，石蠟5％-11％，抗氧化劑0.5％-1％。以上的體系多以石蠟為基礎組分，雖然有利于共混擠出及注射成型，然后，后續脫脂過程中往往容易發生聚合物團聚、粉體分離、彎曲變形等缺陷。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種以改性蠟基體為主要組分的新型粘結劑體系，該粘結劑相比純石蠟體系粘結劑，具有加工流動性好，粉末在粘結劑中分散均勻性好，尤其能改善坯體在溶劑脫脂過程中彎曲變形等缺陷，提高脫脂效率。同時提出一種該粘結劑體系與鍶鐵氧體粉末復合的應用方法，制備適合永磁鐵氧體燒結的注射成型顆粒料。

本發明采用以下技術方案：

一種永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料，其特征在于所述永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料由以下組分按體積百分比組成：

所述的改性蠟基體為巴西棕櫚蠟、聚酰胺蠟和微晶蠟構成的混合物，基于所述的改性蠟基體各組份按以下體積百分比組成：

巴西棕櫚蠟50-70vol.％

聚酰胺蠟25-40vol.％

微晶蠟5-10vol.％

所述的表面改性劑為硬脂酸；所述的增塑劑為癸二酸二丁酯。

進一步，本發明所述鐵氧體磁粉為鍶鐵氧體磁粉。

進一步，本發明所述鐵氧體磁粒度為0.5-1微米。

進一步，本發明所述的永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料優選由以下組分按體積百分比組成改性蠟基體基體占22vol.％、鐵氧體磁粉占55vol.％、高密度聚乙烯占18vol.％、硬脂酸占3.5vol.％、癸二酸二丁酯占1.5vol.％；其中所述的改性蠟基體基于所述的改性蠟基由以下組分按體積百分比組成：65vol.％巴西棕櫚蠟、30vol.％聚酰胺蠟、5vol.％微晶蠟構成改性蠟基體。

進一步，本發明提供一種所述的永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料的制備方法，所述方法按以下步驟進行：

(1)將巴西棕櫚蠟、聚酰胺蠟和微晶蠟按所述體積百分比組成混合，在80-100℃之間混煉制得改性蠟基體；

(2)按所述永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料組分的體積百分比取高密度聚乙烯、改性蠟基體、表面改性劑與鐵氧體磁粉混合均勻，隨后經過喂料機進入雙螺桿擠出機，擠出造粒得到混合喂料，即為所述的永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料；螺桿轉速為15-25rad/s，喂料機轉速為15-20rad/s，擠出機溫度為130-140℃。

此外，本發明還提供一種所述的永磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料在制備永磁鐵氧體燒結磁體的應用。

進一步，所述應用方法具體為：

將制得的磁鐵氧體燒結磁體注射成型顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的坯體，注塑成型溫度為130-150℃；然后，將燒結磁體的坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在45-55℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂5-8h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5-5℃/min的升溫速率升溫至600-650℃，完成熱脫脂；最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1250-1300℃燒結2-4h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。

本發明的有益效果：本發明中采用的改性蠟基體組分，相比于純石蠟粘結劑體系，具有更低的粘度，因此，提高了加工流動性能，同時提高蠟基體在高密度聚乙烯中的分散均勻性，繼而提高鍶鐵氧體粉末在粘結劑中分散均勻性，從而改善了坯體在溶劑脫脂過程中彎曲變形等缺陷。

附圖說明

圖1：實施例4樣品分別在脫脂前、溶劑脫脂后和熱脫脂后的照片。

圖2-11：實施例1-10樣品燒結后的斷面形貌圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此。

實施例1

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟70％

聚酰胺蠟25％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度為從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到98.7％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例2

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟70％

聚酰胺蠟25％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到98.9％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例3

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟70％

聚酰胺蠟25％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以3℃/min的升溫速率升溫至650℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到99.2％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例4

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟65％

聚酰胺蠟30％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到99.8％，燒結后的樣品斷面結構致密。實施例4樣品分別在脫脂前、溶劑脫脂后和熱脫脂后的照片如圖1所示。

實施例5

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟50％

聚酰胺蠟40％

微晶蠟10％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到99.5％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例6

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟50％

聚酰胺蠟40％

微晶蠟10％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到99.6％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例7

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟50％

聚酰胺蠟40％

微晶蠟10％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為16rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在50℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂6h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至600℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到99.3％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例8

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟65％

聚酰胺蠟30％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為20rad/s，喂料機轉速為20rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在45℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂8h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至650℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1250℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到98.2％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例9

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟65％

聚酰胺蠟30％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在100℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為15rad/s，喂料機轉速為15rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在55℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂5h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至650℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1250℃燒結2h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到98.9％，燒結后的樣品斷面結構致密。

實施例10

顆粒料各組元及體積分數如下：

其中：改性蠟基體各組分體積分數如下：

巴西棕櫚蠟65％

聚酰胺蠟30％

微晶蠟5％

根據以上配方，將巴西棕櫚蠟(8015-86-9)、聚酰胺蠟(new-0404)和微晶蠟(80號)在80℃混煉制得改性蠟基體顆粒；將一定配比的高密度聚乙烯(8050)、改性蠟基體、硬脂酸(57-11-4)與鍶鐵氧體粉末混合均勻，隨后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到混合喂料，螺桿轉速為25rad/s，喂料機轉速為15rad/s，擠出機溫度從進料口到出料口依次為130、130、135、140、140℃。將制得的顆粒料在注射成型機上進行注射成型，得到燒結磁體的注射成型坯體。注塑成型溫度從上到下依次為130、145、150℃。然后，將注塑成型坯體進行溶劑-熱兩步脫脂，第一步在55℃的正庚烷試劑中進行溶劑脫脂5h，第二步將溶劑脫脂件放入箱式爐內，控制爐內溫度從室溫以1.5℃/min的升溫速率升溫至650℃，完成熱脫脂。最后，將脫脂后的坯體放入馬弗爐中，經1300℃燒結4h，得到永磁鐵氧體燒結磁體。注射出來的坯體表面光潔，尺寸均勻，溶劑脫脂后無明顯彎曲變形，再經熱脫脂后，脫脂率可達到98.9％，燒結后的樣品斷面結構致密。

圖2－11分別顯示了實施例1－10所得到的燒結樣品的斷面結構，從圖中可以看出，這些樣品具有相似的斷面顯微結構，樣品燒結致密，有微量的閉氣孔殘留在樣品中，這與晶粒生長較快有關。